Регулировать процесс роста наночастиц платины в процессе их химического синтеза можно, пропуская через реакционную смесь оксид двухвалентного углерода. К такому выводу привело исследование, выполненное группой ученых химического факультета Южного федерального университета. Результаты этой работы опубликованы в топовом международном журнале в области химической технологии и катализа – Applied Catalysis B: Environmental (импакт фактор 9.446).

Молекулы угарного газа СО, хорошо известного как каталитический яд, обладают способностью к сильному взаимодействию с поверхностью некоторых металлов. Нетривиальность гипотезы, положенной в основу работы, состояла в попытке использования «вредных» свойств каталитического яда для достижения полезных эффектов. В ходе исследования удалось показать, что введение даже небольших количеств СО в многокомпонентную смесь химических реагентов, в которой происходит зарождение и рост наночастиц платины, приводит к «прилипанию» молекул монооксида углерода к граням растущих нанокристаллов и практически останавливает их развитие. Более того, удалось показать, что пропускание СО на разных стадиях синтеза не только позволяет «заморозить» процесс формирования наночастиц по достижению ими того или иного размера, но и способно оказать влияние на форму растущих нанокристаллов и, следовательно, на соотношение площадей поверхности граней, обладающих разной каталитической активностью.

Результаты работы имеют большое значение как с точки зрения развития фундаментальных представлений о процессах самоорганизации вещества при «химическом» формировании металлических наночастиц, так и в плане прикладного использования. Дело в том, что именно платиносодержащие наноструктурные материалы являются наилучшим из известных катализаторов для низкотемпературных топливных элементов – перспективного типа источников тока, непосредственно преобразующего энергию химической реакции в электроэнергию.

Исследование выполнено при поддержке Российского Научного Фонда (грант № 16-19-10115).

Cхематическое изображение наночастиц платины, формирующихся в разной атмосфере, и фотография авторов статьи.